Estudios de Conexión Proyecto Fotovoltaico SDGx05 – Los Loros Estudio de Desbalance de Tensiones 03 de diciembre de 2015 Preparado para: Isotron Chile S.A. Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones VERSIÓN Y CONTROL DE REVISIÓN SYSTEP Ingeniería y Diseños S.A. Versión 1 Fecha 03-12-2015 Redactó Revisó Susana Corrales B. Carlos G. Salinas Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Aprobó Comentarios Benjamín Verdugo G. -- Diciembre 2015 1 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones INDICE 1 Introducción ___________________________________________________ 3 1.1 Objetivos del estudio 2 Antecedentes _________________________________________________ 4 2.1 Descripción del sistema en estudio 4 2.2 Parámetros y características de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV 4 3 Requerimientos normativos _____________________________________ 7 4 Consideraciones y escenarios de evaluación ___________________ 8 5 Resultados del estudio de desbalance de tensiones ____________ 10 5.1 Desbalance de tensiones para los casos analizados 6 Conclusiones _________________________________________________ 11 Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl 3 10 Diciembre 2015 2 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio deIntroducción Coordinación de Protecciones 1 La empresa Isotron Chile SA, en adelante “Isotron” o “el cliente”, está desarrollando el EPC para el proyecto de generación fotovoltaica SDGx05 Los Loros para la empresa SolaireDirect. Este proyecto estará ubicado a unos 50 km al sur de Copiapó y se conectará al Sistema Interconectado Central (SIC), en la subestación Los Loros 110 kV, propiedad de TRANSNET S.A. La central fotovoltaica contará con una capacidad de generación máxima estimada de 46 MW y se espera la entrada en servicio del proyecto para el primer trimestre del 2016. Para obtener la aprobación de la conexión por parte del CDEC-SIC se debe dar cumplimiento a los requerimientos técnicos establecidos en las cartas DO N°0789-2013 y DO N°0851-2013 del 2013, y su complemento y actualización indicado en la carta DO N° 0529-2015 del 2015. Dichos requerimientos incluyen la confección de los siguientes estudios de conexión: Estudio de cortocircuitos y verificación de capacidad de ruptura Estudio de impacto estático Estudio de impacto dinámico Estudio de desbalance de tensiones Estudio de coordinación de protecciones En el presente estudio se calcularán y verificarán los desbalances de tensiones producidos en la nueva línea SDGx05 – Los Loros 110 kV a razón de la incorporación de una subestación seccionadora al sistema de 110 kV para conectar en ella el “PFV Los Loros”. 1.1 Objetivos del estudio El objetivo principal de este estudio es determinar y verificar el cumplimiento de los requisitos de balance de tensiones que se exigen en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS), particularmente en el artículo 3-22, en la nueva línea SDGx05 – Los Loros 110 kV, producto de la inserción del PFV Los Loros. Específicamente, se analizarán los desbalances de tensiones producidos en la barra SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV. De acuerdo a lo anterior, utilizando el software DigSILENT y en base a la metodología que se expone en el artículo 3-22 de la NTSyCS, el objetivo específico del estudio son los siguientes: Determinar los desbalances de tensiones en las barras SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV producto de la conexión del PFV y verificar que dichos desbalances determinados en ambas barras se encuentren dentro de los límites establecidos. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 3 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones 2 Antecedentes El presente estudio utiliza la modelación del sistema eléctrico del SIC, entre las subestaciones SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV, en el software DigSILENT y actualizado a la fecha prevista de conexión del PFV. A continuación, se señalan los antecedentes utilizados. 2.1 Descripción del sistema en estudio La central Los Loros evacuará su generación al SIC por medio de una conexión directa a la subestación Los Loros 110 kV existente, de propiedad de Transnet, por lo que el sistema en estudio corresponde al sistema de 110 kV comprendido entre las subestaciones SDGx05 y Los Loros 110 kV del SIC, que es donde se conectará el proyecto Los Loros. En la Figura 2-1 se ilustra las redes de transmisión del sistema en estudio. La central Los Loros está compuesta por dos transformadores elevadores con razón 110/23 kV y una potencia nominal de 30 MVA. Figura 2-1: Diagrama unilineal simplificado del sistema eléctrico en estudio 2.2 Parámetros y características de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV A continuación, se presentan los parámetros y características de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV en lo que se refiere al conductor y a la línea propiamente tal. Las principales características de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV son obtenidas a partir de la información entregada por El Cliente. Los parámetros de dicha línea se presentan en la Tabla 2-1. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 4 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones Tabla 2-1: Parámetros de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV Línea SDGx05 – Los Loros 110 kV Unidad Valor kV kA MVA km - 110 0,403 76,8 6,753 1 0 Tensión nominal Corriente nominal Capacidad Nominal Largo Número de circuitos Número de transposiciones Las características del conductor de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV son obtenidas a partir de la información entregada por El Cliente. Los parámetros de dicho conductor se presentan en la Tabla 2-2. Tabla 2-2: Parámetros del conductor de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV Línea SDGx05 – Los Loros 110 kV kV Unidad Valor Nombre conductor Diámetro Sección Radio geométrico equivalente Resistencia DC (20°C) Corriente Nominal mm mm2 mm Ohm/km kA AAAC Cairo 19,90 236,4 3,98 0,14123 0,403 Las características del cable de guardia de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV son obtenidas a partir de la información entregada por El Cliente. Los parámetros de dicho cable se presentan en la Tabla 2-3. Tabla 2-3: Parámetros del cable de guarda de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV Línea SDGx05 – Los Loros 110 kV kV Unidad Valor Nombre conductor Diámetro Sección Resistencia DC (20°C) mm mm2 Ohm/km OPGW 12,20 84,2 0,62 Las características de las torres de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV obtenidas a partir de la información entregada por el Cliente, se representan en el esquema de la Figura 2-2. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 5 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones Figura 2-2: Esquema de torre de transmisión. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 6 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones 3 Requerimientos normativos La NTSyCS, publicada en noviembre de 2014, establece en el artículo 3-22 lo siguiente: “Las instalaciones de líneas de transmisión deben garantizar que al transmitir la potencia correspondiente a su límite térmico a 25°C con sol, en Estado Normal, el desbalance de tensiones en su extremo receptor no supere los límites siguientes: a) Inferior al 1,0% para líneas de tensión igual o superior a 200 [𝑘𝑉]; b) Inferior al 1,5% para líneas de tensión inferior a 200 [𝑘𝑉]. En caso de no cumplir los límites anteriores, se debe incluir los ciclos de transposiciones necesarios para cumplir” dichas exigencias. El estudio del impacto “de la nueva instalación que el Coordinado que la explote debe presentar a la aprobación de la DO, debe demostrar el cumplimiento de esta exigencia mediante una simulación, que considere en el extremo transmisor una fuente ideal balanceada sólidamente puesta a tierra y en el extremo receptor una carga ideal balanceada con factor de potencia 0,98 inductivo, también puesta a tierra. En conformidad con la norma IEEE 1159, el índice de desbalance se debe medir como la máxima desviación, en módulo, de las tensiones entre fases respecto del promedio de ellas, divididas por dicho promedio, donde los subíndices i y j corresponden a las fases A,B y C, de acuerdo a lo siguiente: 𝑢 = 100 ∙ max ( 𝑈𝑖𝑗 − 𝑈𝑝𝑟𝑜𝑚 ) 𝑈𝑝𝑟𝑜𝑚 ( 3-1 ) Asimismo, en el caso de un proyecto de seccionamiento de una línea existente mediante una subestación para efectuar inyecciones o retiros, así como mediante la conexión de una inyección o retiro en derivación, los estudios técnicos realizados por el Coordinado que solicita la conexión, deben verificar que el impacto del Nuevo Proyecto mantiene el cumplimiento de los límites de desbalances establecidos en el presente artículo. En caso contrario, corresponderá adaptar los ciclos de transposición de la línea a las nuevas condiciones”. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 7 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones 4 Consideraciones y escenarios de evaluación En éste capítulo se presentan los supuestos y escenarios de evaluación utilizados para analizar el sistema de 110 kV entre las subestaciones SDGx05 y Los Loros con la conexión del PFV Los Loros. Los supuestos generales del estudio son los siguientes: Para determinar la configuración geométrica de los conductores de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV, se consideró la información de la torre de transmisión entregada por el cliente y se complementó con información de alturas de torres típicas utilizadas en Chile, con lo cual se obtuvieron de altura estimada de los conductores señalados en la Tabla 4-1. Tabla 4-1: Parámetros de la torre de la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV Línea SDGx05 – Los Loros 110 kV kV Unidad Valor m m m m m 1,7 15 18,3 21,6 27,5 Largo Cadena Altura Conductor Inferior Altura Conductor Medio Altura Conductor Superior Altura Cable de Guardia Los escenarios de evaluación considerados para el estudio de desbalances de tensiones son los siguientes: Caso 1: Corresponde al sistema de 110 kV entre las barras SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV. Se analizan los desbalances de tensiones con una fuente ideal aterrizada ubicada en la SE Los Loros (extremo transmisor) y una carga balanceada aterrizada en el extremo receptor (ver Figura 4-1.a). Caso 2: Al igual que el caso 1, corresponde al sistema de 110 kV entre las barras SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV y en esta ocasión se analizan los desbalances de tensiones con una fuente ideal aterrizada ubicada en la SE SDGx05 (extremo transmisor) y una carga balanceada aterrizada en el extremo receptor (ver Figura 4-1.b). En la Tabla 4-2 se muestra un resumen de los casos detallados anteriormente para mayor claridad. Tabla 4-2: Descripción de los casos de análisis para el Estudio de Desbalance de Tensión Caso 1 Extremo Transmisor (fuente de tensión ideal aterrizada) Los Loros 110 kV Extremo Receptor (carga balanceada aterrizada) SDGx05 110 kV Caso 2 SDGGx05 110 kV Los Loros 110 kV Caso Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 8 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones (a) (b) Figura 4-1: Diagrama unilineal del caso 1 (a) y caso 2 (b) Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 9 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones 5 Resultados del estudio de desbalance de tensiones En éste capítulo se verifica el cumplimiento de los requerimientos establecidos en el artículo 3-22 de la NTSyCS vigente, aplicable a la operación en régimen permanente del PFV Los Loros en el sistema de 110 kV entre las subestaciones SDGx05 y Los Loros del SIC. 5.1 Desbalance de tensiones para los casos analizados Para cada uno de los casos de análisis descritos en la sección anterior, se realiza un flujo de potencia desbalanceado en el software DigSILENT, con el fin de determinar los desbalances de tensiones que se producen en las barras SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV, según sea el caso, utilizando la expresión ( 3-1 ) del presente estudio. En la Tabla 5-1 se muestran los resultados de los desbalances de tensiones para los dos casos de análisis resumidos en Tabla 4-2. Tabla 5-1: Resultados de desbalance de tensiones para los distintos casos analizados Casos Barra de Medición Caso 1 SDGx05 110 kV Caso 2 Los Loros 110 kV Fases Tensión [pu] A B C Promedio A B C Promedio 0,9938 0,9941 0,9932 0,9937 0,9938 0,9941 0,9932 0,9937 Índice de Desbalance de Tensión ¿Cumplen el artículo 3-22 de la NTSyCS? 0,05% Sí 0,05% Sí De los resultados presentados en la tabla anterior, se observa que en el sistema de 110 kV entre las subestaciones SDGx05 y Los Loros, el índice de desbalance de tensiones se mantiene dentro de los límites establecidos para los dos casos, es decir, cuando el flujo va desde SDGx05 a Los Loros y viceversa ya que se cumple que el índice de desbalance es menor a un 1%, tal como lo exige el Artículo 3-22 de la NTSyCS. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 10 Estudio de Desbalance de Tensiones PFV Los Loros Estudio de Coordinación de Protecciones 6 Conclusiones En el presente estudio se presentó un análisis de desbalance de tensiones para la conexión del Proyecto Fotovoltaico (PFV) Los Loros al SIC, específicamente al sistema de 110 kV comprendido entre las subestaciones SDGx05 y Los Loros. Se determinó, mediante la metodología expuesta en el artículo 3-22 de la NTSyCS en su versión de septiembre de 2015 y en el informe DPD N°4/2015 “Aplicación Art. 3-22 de NTSyCS” del CDEC SIC, el desbalance de tensiones al que se ve expuesta la nueva línea SDGx05 – Los Loros 110 kV, mediante una simulación de flujo de potencia desbalanceado en el software DigSILENT. Posteriormente, se verificó el cumplimiento de las exigencias expuestas en el mismo artículo de la NTSyCS. En base a la metodología aplicada y los resultados expuestos en el presente estudio, se concluye que la conexión del PFV Los Loros a la línea SDGx05 – Los Loros 110 kV, no produce desbalances de tensiones mayores a 1% en las barras SDGx05 110 kV y Los Loros 110 kV, cumpliendo lo establecido en la NTSyCS. Don Carlos 2939 Of. 1007, Las Condes, Santiago, Chile Fono 56-2-22320501 [email protected] www.systep.cl Diciembre 2015 11
